2.1. Kontroler PID (Proporsional, Integral, Derivatif)repository.dinamika.ac.id/id/eprint/525/5/BAB II.pdf · 6 BAB II. LANDASAN TEORI. 2.1. Kontroler PID (Proporsional, Integral,

6

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1. Kontroler PID (Proporsional, Integral, Derivatif)

Pengendali PID (Proporsional Integral Derivatif ), merupakan gabungan

dari tiga sistem kendali yang bertujuan untuk mendapatkan keluaran dengan

risetime yang tinggi dan galat yang kecil. Seperti yang kita ketahui bahwa sistem

kendali Proporsional memiliki keunggulan yaitu risetime yang cepat tetapi sangat

rentan dengan overshot/undershot, sistem kendali integral memiliki keunggulan

untuk meredam galat, sedangkan sistem kendali Derivatif memiliki keunggulan

untuk memperkecil delta error atau meredam overshot/undershot. PID

berdasarkan implementasinya dibedakan menjadi analog dan digital, PID analog

diimplementasikan dengan komponen elektronika resistor, capacitor, dan

operational amplifier, sedangkan PID digital diimplementasikan secara program.

PID digital pada dasarnya merupakan suatu proses dari suatu program

yang dijalankan dengan menggunakan komputer. Dalam prosesnya nilai yang kita

masukkan (setting point), dan nilai hasil pembacaan sensor saat ini (present

value) diproses sehingga galat yang didapatkan sama dengan 0 (nol), atau nilai

setting point sama dengan present value. Untuk dapat mengimplementasikan

kendali PID pada sistem digital, maka PID harus diubah kedalam persamaan

diskrit.

Berikut ini formula PID saat menggunakan e(t) sebagai error function,

untuk kontroler PID penuh adalah:

dttdeTdtteTteKtR D

t

Ip /)()(./1)(0

(2.1)

STIKOM S

URABAYA

7

Kemudian, kita tulis ulang dengan mesubstitusikan DT dan IT , jadi kita

mendapatkan P, I dan D. Ini sangat penting, untuk menyesuaikan secara

eksperimen untuk mencapai nilai relatif dari ketiganya yaitu P, I dan D. Kita tulis

kembali formula dengan mensubstitusikan IpI TKQ / dan DpD TKQ

sehingga persamaan menjadi

dttdeQdtteQteKtR D

t

Ip /)()(.)(0

(2.2)

Menggunakan diskritisasi yang sama sebagai kontroler PI, kita akan

mendapatkan:

).(/2

.. 1

1

1

nndeltaD

n

i

iideltaInpn eetQ

eetQeKR (2.3)

Kemudian, dengan menggunakan perbedaan antara output kontroler berikutnya,

akan menghasilkan :

2/).(.)( 111 nndeltaInnpnn eetQeeKRR

)2.(. 21 nnndeltaD eeetQ (2.4)

Akhirnya (mensubstitusikan deltaTQ .1 dengan IK dan deltaD TQ ./ dengan DK ).

)(2/).()( 21111 nnnDnnInnpnn eeeKeeKeeKRR (2.5)

Dimana :

nR : Output

1nR : Output sebelumnya

pK : konstanta P

IK : konstanta I

DK : konstanta D

ne : error sekarang

1ne : error sebelumnya

2ne : error dua kali sebelumnya

STIKOM S

URABAYA

8

Program 1 menunjukkan bagian program untuk kontroler PD, sedangkan

Program 2 menunjukkan program kontroler PID keseluruhan.

a. Program 1. Kerangka program kontroler PD

1 static int e_old=0;

2 ...

3 e_func = v_des - v_act; /* error function */

4 deriv = e_old - e_func; /* diff. of error fct. */

5 e_old = e_func; /* store error function */

6 r_mot = Kp*e_func + Kd*deriv; /* motor output */

7 r_mot = min(r_mot, +100); /* limit output */

8 r_mot = max(r_mot, -100); /* limit output */

b. Program 2. Kerangka program kontroler PID

1 static int r_old=0, e_old=0, e_old2=0;

2 ...

3 e_func = v_des - v_act;

4 r_mot = r_old + Kp*(e_func-e_old) + Ki*(e_func+e_old)/2

5 + Kd*(e_func - 2* e_old + e_old2);

6 r_mot = min(r_mot, +100); /* limit output */

7 r_mot = max(r_mot, -100); /* limit output */

8 r_old = r_mot;

9 e_old2 = e_old;

10 e_old = e_func;

Sumber : Embedded Robotic 2006

2.1.1. Tuning PID

Aspek yang sangat penting dalam desain kendali PID ialah penentuan

parameter kendali PID supaya sistem kalang tertutup memenuhi kriteria

performansi yang diinginkan (Wicaksono, 2004). Adapun metode tuning kendali

PID yang sudah banyak dan sering digunakan adalah Ziegler-Nichols dan Cohen-

Coon.

STIKOM S

URABAYA

9

a). Metode Ziegler-Nichols

Ziegler-Nichols pertama kali memperkenalkan metodenya pada tahun

1942. Metode ini memiliki dua cara yaitu metode osilasi dan kurva reaksi. Kedua

metode ditujukan untuk menghasilkan respon sistem dengan lonjakan maksimum

sebesar 25%. Metode kurva reaksi didasarkan terhadap reaksi sistem kalang

terbuka. Plant sebagai kalang terbuka dikenai sinyal step function. Kalau plant

minimal tidak mengandung unsur integrator ataupun pole-pole kompleks, reaksi

sistem akan berbentuk S. Gambar 1 menunjukkan kurva berbentuk S tersebut.

Kelemahan metode ini terletak pada ketidakmampuannya untuk menangani plant

integrator maupun plant yang memiliki pole kompleks. Kurva berbentuk S

mempunyai dua konstanta, waktu mati (dead time) L dan waktu tunda T. Dari

Gambar 2.1, terlihat bahwa kurva reaksi berubah naik setelah selang waktu L.

Gambar 2.1. Kurva respon berbentuk S

Sedangkan waktu tunda menggambarkan perubahan kurva setelah mencapai 66%

dari keadaan mantapnya. Pada kurva dibuat suatu garis yang bersinggungan

dengan garis kurva. Garis singgung itu akan memotong dengan sumbu absis dan

garis maksimum. Perpotongan garis singgung dengan sumbu absis merupakan

ukuran waktu mati, dan perpotongan dengan garis maksimum merupakan waktu

tunda yang diukur dari titik waktu L. Tabel 2.1 merupakan rumusan penalaan

parameter PID berdasarkan cara kurva reaksi.

STIKOM S

URABAYA

10

Tabel 2.1. Penalaan parameter PID dengan metode kurva reaksi

Tipe Kendali Kp Ti Td

P T/L ~ 0

PI 0,9 T/L L/0,3 0

PD

PID 1,2 T/L 2L 0,5L

b). Metode Cohen-Coon

Karena tidak semua proses dapat mentolerir keadaan osilasi dengan

amplitudo tetap, Cohen-Coon berupaya memperbaiki metode osilasi dengan

menggunakan metode quarter amplitude decay. Respon loop tertutup sistem, pada

metode ini, dibuat sehingga respon berbentuk quarter amplitude decay. Quarter

amplitude decay didefinisikan sebagai respon transien yang amplitudonya dalam

periode pertama memiliki perbandingan sebesar seperempat (1/4), untuk lebih

jelasnya dapat dilihat pada Gambar 2.2.

Gambar 2.2. Kurva respon quarter amplitude decay

Pada kendali Proporsional Kp ditala hingga diperoleh tanggapan quarter

amplitude decay, periode pada saat tanggapan ini disebut Tp dan parameter Ti dan

Td dihitung dari hubungan KP dengan TP. Sedangkan penalaan parameter kendali

PID adalah sama dengan yang digunakan pada metode Ziegler-Nichols. Selain

STIKOM S

URABAYA

11

cara tersebut, metode Cohen-Coon ini bisa dihitung dengan aturan praktis yang

parameter-parameter plantnya diambil dari kurva reaksi yang terdapat pada tabel

2.2.

Tabel 2.2 Penalaan parameter PID dengan metode Cohen-Coon

Tipe Kendali Kp Ti Td

P

T

L

L

T

K 3

11

1

- -

PI

T

L

L

T

K 12

19,0

1

T

L

T

L

L

209

330

-

PD

T

L

L

T

K 6

1

4

51

-

T

L

T

L

L

322

26

PID

T

L

L

T

K 4

1

3

41

T

L

T

L

L

813

632

T

LL

211

4

2.2. Mikrokontroller ATmega32

Mikrokontroller dan microprocessor mempunyai beberapa perbedaan.

Microprocessor yang terdapat pada komputer seperti Intel Pentium, hanya dapat

bekerja apabila terdapat komponen pendukung seperti RAM (Random Access

Memory), hard disk, motherboard, perangkat I/O, dll. Komponen-komponen

tersebut diperlukan karena microprocessor hanya dapat melakukan pengolahan

data, namun tidak dapat menyimpan data, menyimpan program, menerima

STIKOM S

URABAYA

12

masukan dari user secara langsung, ataupun menyampaikan data hasil pemrosesan

ke keluaran. Berbeda dengan microprocessor, mikrokontroller sudah dilengkapi

dengan komponen-komponen yang dikemas dalam satu chip seperti memori,

perangkat I/O, timer, ADC (Analog to Digital Converter), dll. Hal ini membuat

mikrokontroller lebih tepat untuk digunakan pada aplikasi embedded system.

(Husanto, 2008)

Mikrokontroller yang digunakan pada proyek ini adalah mikrokontroller

keluarga AVR yang mempunyai arsitektur 8-bit RISC (Reduce Instruction Set

Compute) produksi ATMEL yaitu ATmega32. Salah satu kelebihan arsitektur

RISC dari arsitektur CISC (Complex Instruction Set Compute) adalah kecepatan

waktu eksekusi tiap instruksi. Sebagian besar instruksi RISC dieksekusi dalam

waktu satu clock cycle, sedangkan pada CISC sebagian besar instruksi dieksekusi

dalam waktu dua belas clock cycle.

Beberapa fitur yang dimiliki ATmega32 adalah sebagai berikut

(ATMEL, 2011):

a. Mempunyai kinerja tinggi dengan konsumsi daya yang rendah

b. Fully static operation

c. Kinerja mencapai 16 MIPS (Millions Instruction per Seconds) pada

osilator dengan nilai frekuensi 16 MHz

d. Memiliki kapasitas memori Flash sebesar 32 kByte, EEPROM

(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) sebesar 1024

Byte, dan SRAM (Static Random-Access Memory) sebesar 2 kByte

e. Memiliki 32 jalur I/O

f. Memiliki 2 buah Timer/Counter 8-bit dan 1 buah Timer/Counter 16-bit

STIKOM S

URABAYA

13

g. Memiliki 4 kanal PWM (Pulse Width Modulation)

h. Memiliki 8 kanal ADC 10-bit

i. Memiliki antarmuka: Two-wire Serial Interface, USART (Universal

Synchronous Asynchronous Receiver/Transmitter), SPI (Serial Peripheral

Interface Bus)

j. Memiliki Watchdog Timer dengan osilator internal yang terpisah

k. Memiliki Comparator tegangan analog

l. Memiliki unit interupsi eksternal dan internal

m. Bekerja pada tegangan 4.5 V – 5.5 V dengan konsumsi arus maksimal 15

mA (dengan osilator 8 MHz, tegangan 5 V dan suhu pada rentang -40 °C -

85 °C).

Proses pemrograman ATmega32 dilakukan menggunakan fitur ISP (In-System

Programmable) melalui antarmuka SPI (Serial Peripheral Interface). Fitur ISP

memungkinkan untuk melakukan proses download program ke dalam

mikrokontroller tanpa bantuan mikrokontroller master seperti proses download

program pada mikrokontroller AT89C51. File dengan ekstensi “.hex”, yaitu kode

program yang telah di-compile akan dikirimkan secara serial ke mikrokontroller

untuk ditulis ke dalam memori Flash melalui jalur SPI yaitu pin MISO (Master In

Slave Out), MOSI (Master Out Slave In), dan SCK (Serial Clock) yang digunakan

sebagai sinyal sinkronasi komunikasi. Diagram blok ATmega32 terdapat pada

Gambar 2.3, sedangkan konfigurasi pin ATmega32 terdapat pada Gambar 2.4.

STIKOM S

URABAYA

14

Sumber : ATMEL 2011

Gambar 2.3. Blok diagram ATmega32

Sumber : ATMEL 2011

Gambar 2.4. Konfigurasi pin ATmega32 (ATMEL, 2011)

STIKOM S

URABAYA

15

2.2.1. Fungsi–fungsi Pin pada ATmega32

a. VCC : Sumber tegangan +5V DC (Direct Current). (pin 10)

b. GND : Pin yang dihubungkan dengan ground sebagai referensi

untuk VCC. (pin 11 dan pin 31)

c. Port A (PA0..PA7) merupakan pin I/O dua arah dan pin masukan

tegangan analog untuk ADC

d. Port B (PB0..PB7) merupakan pin I/O dua arah dengan fungsi alternatif,

seperti yang terlihat pada Tabel 2.1 di bawah

Tabel 2.3. Fungsi alternatif Port B

Pin Alternate Functions

PB7 SCK (SPI Bus Serial Clock)

PB6 MISO (SPI Bus Master Input/Slave Output)

PB5 MOSI (SPI Bus Master Output/Slave Input)

PB4 SS (SPI Slave Select Input)

PB3 AIN1 (Analog Comparator Negative Input)

OC0 (Timer/Counter0 Output Compare Match Output)

PB2 AIN0 (Analog Comparator Positive Input)

INT2 (External Interrupt 2 Input)

PB1 T1 (Timer/Counter1 External Counter Input)

PB0 T0 (Timer/Counter0 External counter Input)

XCK (USART External Clock Input/Output)

Sumber: ATMEL (2011)

e. Port C (PC0..PC7) merupakan pin I/O dua arah dengan fungsi alternatif,

seperti yang terlihat pada Tabel 2.4 di bawah

Tabel 2.4. Fungsi alternatif Port C

Pin Alternate Functions

PC7 TOSC2 (Timer Oscillator Pin 2)

PC6 TOSC1 (Timer Oscillator Pin 1)

PC5 TDI (JTAG Test Data In)

PC4 TDO (JTAG Test Data Out)

PC3 TMS (JTAG Test Mode Select)

PC2 TCK (JTAG Test Clock)

PC1 SDA (Two-wire Serial Bus Data Input/Output Line)

PC0 SCL (Two-wire Serial Bus Clock Line)

Sumber: ATMEL (2011)

STIKOM S

URABAYA

16

f. Port D (PD0..PD7) merupakan pin I/O dua arah dengan fungsi alternatif,

seperti yang terlihat pada Tabel 2.5 di bawah

Tabel 2.5 Fungsi alternatif Port D

Pin Alternate Functions

PD7 OC2 (Timer/Counter2 Output Compare Match output)

PD6 ICP (Timer/Counter1 Input Capture)

PD5 OC1A (Timer/Counter1 Output Compare A Match Output)

PD4 OC1B (Timer/Counter1 Output Compare B Match Output)

PD3 INT1 (External Interrupt 1 Input)

PD2 INT0 (External Interrupt 0 Input)

PD1 TXD (USART Output Pin)

PD0 RXD (USART Input Pin)

Sumber: ATMEL (2011)

g. RESET : Masukan untuk reset (active low). Jika diberikan kondisi low

paling tidak selama 1.5 µS akan menghasilkan kondisi reset pada

mikrokontroller meskipun mikrokontroller tidak mendapat clock dari

osilator. (pin 9)

h. XTAL1 : Masukan ke penguat osilator. Pin ini dihubungkan dengan

kristal atau sumber osilator yang lain. (pin 13)

i. XTAL2 : Keluaran dari penguat osilator. Pin ini dihubungkan dengan

kristal atau ground. (pin 12)

j. AVCC : Pin yang digunakan untuk memberikan sumber tegangan pada

Port A. Pin ini harus tetap dihubungkan dengan VCC meskipun fitur

ADC tidak digunakan. Apabila fitur ADC digunakan, maka pin AVCC

harus dihubungkan dengan VCC melalui low-pass filter seperti yang

terlihat pada Gambar 2.4. (pin 30)

k. AREF : Pin yang digunakan sebagai masukan tegangan referensi untuk

ADC. (pin 32).

STIKOM S

URABAYA

17

Sumber : ATMEL 2011

Gambar 2.5 Koneksi AVCC dengan VCC melalui low-pass filter

2.2.2. USART

Menurut Winoto (2008) USART dapat difungsikan sebagai transmisi

data sinkron dan asinkron. Sinkron berarti transmitter dan receiver mempunyai

satu sumber clock yang sama. Sedangkan asinkron berarti transmitter dan

receiver yang mempunyai sumber clock yang berbeda.

Menurut Mazidi (2000) transmisi data secara serial adalah transmisi data

dimana data tersebut akan dikirimkan sebanyak satu bit dalam satu satuan waktu.

Terdapat dua cara dalam mentransmisikan data secara serial, yaitu secara

synchronous dan asynchronous. Perbedaan dari kedua cara tersebut adalah sinyal

clock yang dipakai sebagai sinkronisasi pengiriman data.

Transmisi secara synchronous yaitu pengiriman data serial yang disertai

dengan sinyal clock, sedangkan asynchronous yaitu pengiriman data serial yang

tidak disertai sinyal clock sehingga receiver harus membangkitkan sinyal clock

sendiri (tidak memerlukan sinkronisasi). (Nalwan, 2003)

STIKOM S

URABAYA

18

Pengiriman data secara serial dapat dibagi menjadi tiga menurut arah

datanya, yaitu Simplex, Half-Duplex dan Full-Duplex. Ketiga mode tersebut

diilustrasikan pada Gambar 2.6. (Mazidi, 2000)

Sumber : Lohala, 2011

Gambar 2.6. Arah komunikasi serial

Satuan kecepatan transfer data (baud rate) pada komunikasi serial adalah

bps (bits per second). Untuk menjaga kompatibilitas dari beberapa peralatan

komunikasi data yang dibuat oleh beberapa pabrik, pada tahun 1960 EIA

(Electronics Industries Association) melakukan standarisasi antarmuka serial

dengan nama RS232. Keluaran yang dihasilkan oleh RS232 tidak sesuai dengan

keluaran TTL (Transistor-Transistor Logic) yang sudah ada. Dalam RS232,

logika 1 direpresentasikan dengan tegangan -3 V sampai dengan -25 V sedangkan

logika 0 direpresentasikan dengan tegangan +3 V sampai dengan +25 V. Hasil tak

terdefinisi jika berada diantara tegangan -3 V sampai dengan +3 V. IBM PC atau

komputer yang berbasis x86 (8086, 286, 386, 486, dan Pentium) secara umum

processor yang digunakan memiliki dua port COM. Keduanya merupakan

STIKOM S

URABAYA

19

konektor jenis RS232 yaitu DB25 dan DB9. Ilustrasi DB25 dan keterangan

pinout-nya terdapat pada Gambar 2.7, sedangkan ilustrasi DB9 dan keterangan

pinout-nya terdapat pada Gambar 2.8.

Sumber : Bies, 2011

Gambar 2.7. Pinout konektor DB25

Sumber : Bies, 2011

Gambar 2.8 Pinout konektor DB9

Sumber : ATMEL 2011

2.3. Modul komunikasi Wireless 802.15.4 Xbee-Pro

Modul komunikasi wireless yang penulis gunakan adalah Xbee-Pro.

Modul Xbee-Pro direkayasa untuk memenuhi ZigBee / IEEE 802.15.4 dan

merupakan untuk standarisasi pengalamatan unik dengan harga yang murah,serta

jaringan nirkabel ini hanya membutuhkan daya yang rendah. Modul

STIKOM S

URABAYA

20

membutuhkan daya minim dan disisi pengiriman dapat mengandalkan data

penting antar perangkat. Modul ini beroperasi dalam frekuensi 2,4 GHz ISM.

Modul komunikasi wireless ini mempunyai fitur yaitu :

1. Pengontrolan jarak jauh dalam ruangan bisa mencapai 100 meter dan jika

diluar ruangan dapat mencapai 300 meter.

2. Modul ini mampu mentransmisikan daya hingga: 100 mW (20 dBm)

3. Mempunyai sensitivitas penerima data mencapai: -100 dBm

4. Mempunyai kecepatan transfer data: 250,000 bps

5. Paket dapat dikirimkan dan diterima menggunakan data 16-bit atau sebuah

alamat 64-bit (protokol 802.15.4).

6. Setiap modul akan menerima paket memiliki alamat broadcast. Ketika

dikonfigurasi untuk beroperasi di Broadcast Mode, modul penerima tidak

mengirim ACK (Acknowledgement) dan Transmitting.

Xbee-Pro ini mempunyai 20 kaki, diantaranya 4 pin sebagai input adalah

port 3, port 5, port 9, dan port 14, serta ada 4 pin sebagai output adalah port 2,

port 4, port 6, dan port 13. Dan 4 pin yang digunakan, yaitu VCC dan GND untuk

tegangan suplay, DOUT merupakan pin transmit (TX), DIN merupakan pin

receive (RX). Modul X-Bee Pro dapat dilihat pada gambar 2.9. dan dimensi

Xbee-Pro dapat dilihat pada gambar 2.10. dibawah ini.

Sumber : Manual Xbee-Pro, 2011

Gambar 2.9. Modul X-Bee Pro

STIKOM S

URABAYA

21

Sumber : Manual Xbee-Pro, 2011

Gambar 2.10. Dimensi Xbee-Pro

Tabel 2.6. Spesifikasi Xbee-Pro Performance

Indoor Urban-Range up to 300‟ (100 m)

Outdoor RF line-of-sight

Range

up to 1 mile (1500 m)

Transmit Power Output 60 mW (18 dBm) conducted,

(software selectable) 100 mW (20 dBm) EIRP

RF Data Rate 250,000 bps

Serial Interface Data Rate 1200 – 115200 bps

(software selectable) (non-standard baud rates also

supported)

Receiver Sensitivity - 100 dBm (1% packet error

rate)

Power Requirements

Supply Voltage 2.8 – 3.4 V

Idle / Receive Ourrent

(typical)

55 mA (@3.3 V)

Power-down Current < 10 μA

General

Operating Frequency ISM 2.4 GHz

Frequency Band 2.4 - 2.4835 GHz

Modulation OQPSK

Dimensions 0.960" x 1.297" (2.438cm x

3.294cm)

Operating Temperature -40 to 85° C (industrial)

Antenna Options Integrated Whip, Chip or

U.FL

Connector

Networking & Security

Supported Network

Topologies

lanjutan

Point-to-point, Point-to

multipoint & Peer-to-peer

Number of Channels 12 Direct Sequence Channels

(softw are selectable)

Sumber : Manual Xbee-Pro, 2011

STIKOM S

URABAYA

22

2.3.1. Command Mode

Untuk memodifikasi atau membaca parameter Xbee-Pro, langkah

pertama yang harus dilakukan adalah masuk ke command mode, yaitu command

yang menafsirkan karakter yang datang. AT Command ini dilakukan dengan

memprogram modul.

2.3.2. AT Command

Untuk masuk ke mode AT Command, kirim tiga rangkaian karakter

”+++” kemudian amati guard time sebelum dan sesudah karakter perintah

(command) yang menunjuk pada mode rangkaian dari default AT Command.

Berikut adalah mode rangkaian default AT Command untuk masa transisi ke

mode command :

a. Tidak ada karakter yang dikirim selama satu detik [GT (Command Guard

Time) parameter = 0x3E8]

b. Input tiga karakter plus (”+++”) dalam satu detik [CC (Command Sequence

Character) parameter = 0x2B]

c. Tidak ada karakter yang dikirim selama satu detik [GT (Command Guard

Time) parameter = 0x3E8]

Untuk mengirim AT Command dan parameter, digunakan syntax seperti gambar

2.11 di bawah ini berikut :

Sumber : Manual Xbee-Pro, 2011

Gambar 2.11. Struktur pemrograman pada AT Command

STIKOM S

URABAYA

23

Langkah pertama yang harus dilakukan dalam menggunakan Xbee- PRO

agar dapat melakukan komunikasi point to point atau point to multipoint adalah

melakukan seting konfigurasi alamat (address). Proses konfigurasi ini dapat

dilakukan melaui software X-CTU yang merupakan software aplikasi khusus

untuk Xbee-Pro ditunjukkan pada gambar 2.12 dibawah ini.

Sumber : Manual Xbee-Pro, 2011

Gambar 2.12. Tampilan untuk setting konfigurasi alamat pada X-CTU

Cara lain untuk melakukan setting dapat dilakukan melaui hiperterminal.

Untuk melakukan setting konfigurasi address melalui hiperterminal ada dua

metode. Metode pertama disebut one line per command dan metode kedua disebut

multiple command on one line.

1. Metode 1 (One line per command)

Tabel 2.7 Konfigurasi Pemrograman X-CTU Metode 1

+++ OK<CR> (Enter into Command mode)

ATDL<Enter> {Current Value} <CR> (Read

Destination Address Low)

ATDL1A0D <Enter> OK <CR> (Modify Destination

STIKOM S

URABAYA

24

Address Low)

ATWR <Enter> OK <CR> (Write to non volatile

memory)

ATCN

<Enter> OK <CR> (Exit Command Mode)

Sumber : Manual Xbee-Pro, 2011

2. Metode 2 (Multiple commands on one line)

Tabel 2.8. Konfigurasi Pemrograman X-CTU Metode 2

+++ OK<CR> (Enter into Command mode)

ATDL<Enter> {Current Value} <CR> (Read

Destination Address Low)

ATDL1A0D,WR<CN<>Cr>OK,OK,OK<CR>

Sumber : Manual Xbee-Pro, 2011

Setelah melakukan setting konfigurasi ini maka modul Xbee- PRO siap digunakan

untuk melakukan komunikasi point to point, dengan baud rate 9600 bps.

2.3.3. Pengoperasian Xbee-Pro

Modul Xbee-Pro dihubungkan dengan host melalui level logika port

serial asinkron. Melalui port serial ini, modul Xbee-Pro dapat

berkomunikasi dengan logika dan tegangan yang kompatibel dengan UART

atau melalui level translator ke sembarang device serial, seperti RS-232/485/422

atau USB. Device yang mempunyai UART interface dapat langsung

dihubungkan secara langsung dengan pin-pin modul XBee seperti di tunjukkan

gambar 2.13. STIKOM S

URABAYA

25

Gambar 2.13 Diagram sistem aliran data pada XBee

Data diterima oleh modul Xbee-Pro melalui pin DI (pin 3) sebagai sinyal

serial asinkron. Sinyal harus berada pada kondisi idle high ketika tidak ada

data yang harus ditransmisikan. Setiap byte data terdiri dari satu bit start

(low), 8 bit data (dengan LSB terlebih dahulu), dan satu bit stop (high).

Gambar 3.20 mengilustrasikan pola bit data serial dari Xbee-Pro. Paket data

0x1F (bilangan desimal “31”) yang ditransmisikan melalui Xbee-Pro. Contoh

format data adalah 8-N-1 (bits – parity – jumlah bit stop).

Gambar 2.14. Contoh format pengiriman data

Gambar 2.14 menunjukkan diagram data flow internal dengan lima buah

pin yang paling sering digunakan. Ada 2 mode operasi dari XBee, yaitu mode

Transparent (AT) dan mode API (Packet). Mode transparent (AT) digunakan

jika diinginkan konfigurasi point-to-point yang sederhana, dimana XBee

bertindak sebagai modem serial wireless antara komputer atau mikrokontroler

dengan remote device. Mode transparent (AT) menggunakan komunikasi

serial yang sederhana. Fitur dari mode transparent adalah sebagai berikut:

STIKOM S

URABAYA

26

Sederhana

Kompatibel dengan semua peralatan yang menggunakan komunikasi serial

Terbatas hanya untuk komunikasi point-to-point antara 2 XBee

Mode operasi API (packet) mempunyai kemampuan yang lebih baik namun

lebih kompleks dari dari mode transparent. Dengan mode API,

memungkinkan untuk membuat jaringan yang terdiri dari beberapa XBee

dan antar XBee yang satu dengan yang lainnya dapat saling berkomunikasi

secara individual. Fitur dari mode API adalah sebagai berikut:

I/O line passing, yaitu menerima data dari remote XBee yang berdiri

sendiri (stand-alone remote Xbee)

Memungkinkan untuk komunikasi broadcast dan komunikasi dengan

lebih dari satu XBee

Menerima acknowledgement bahwa paket telah dikirim dengan baik

Memungkinkan konfigurasi jarak jauh

2.3.4. Pengalamatan (Addressing) Xbee-Pro

Pengalamatan digunakan untuk membedakan satu Xbee-Pro dengan

XBee lainnya dan mencegah duplikasi paket data. Setiap modul Xbee-Pro

mempunyai source address (alamat asal) untuk mencegah agar pesan non-

duplikat tidak dianggap sebagai pesan duplikat.

Xbee-Pro mempunyai dua bentuk dasar pengalamatan, yaitu

Broadcast dan Unicast. Pesan Broadcast adalah sebuah pesan yang akan

diterima oleh semua modul yang mempunyai PAN ID (Personal Area

Network) yang sama. Pesan Broadcast dikirim hanya sekali dan tidak

STIKOM S

URABAYA

27

diulang, sehingga tidak ada jaminan bahwa node-node yang dikirimi akan

menerima pesan tersebut. Agar Xbee-Pro bisa mengirim pesan Broadcast,

set DH=0x0 dan DL=0xFFFF.

Dengan setingan tersebut, semua modul Xbee-Pro yang berada dalam

jangkauan jaringan akan menerima pesan. Pesan Unicast merupakan metode

yang lebih handal dalam pengiriman data. Pesan Unicast dikirim dari satu

modul ke modul yang lain berdasarkan pengalamatan modul-modul tersebut.

Jika pesan diterima dengan baik, XBee pene-Pro rima akan mengirim balik

sebuah acknowlegdement atau ACK. Jika Xbee-Pro pengirim tidak menerima

ACK, Xbee-Pro pengirim akan mengirim ulang data tersebut (maksimal 3

kali) sampai ACK diterima. Hal ini akan meningkatkan kemungkinan

pengiriman data sampai ke tujuan.

Ada 2 metode pengiriman data pada pesan Unicast, yaitu

menggunakan pengalamatan 16 bit dan pengalamatan 64 bit. Satu atau

kedua metode tersebut dapat digunakan untuk mengkomunikasikan Xbee-Pro,

akan tetapi, pengalamatan 16 bit bisa di-disable sedangkan pengalamatan 64 bit

tidak bisa di-disable.

Pengalamatan 16 bit lebih cocok digunakan untuk jaringan yang kecil atau

jaringan yang mempunyai jumlah node yang tetap. Pengalamatan 16 bit

menggunakan 16 bit bilangan heksa untuk menentukan source address atau

destination address dari setiap modul Xbee-Pro. Ketika membangun suatu

jaringan, setiap modul Xbee-Pro harus mempunyai source address yang

unik. Parameter MY (gambar 3.22) secara default di-set 0, maka ketika

menggunakan pengalamatan 16 bit, nilai tersebut harus diubah menjadi nomor

STIKOM S

URABAYA

28

yang unik. Karena menggunakan pengalamatan 16 bit, maka jaringan akan

mempunyai 2 16 atau 65536 alamat unik. Pada pengalamatan 16 bit,

destination address (DL) Xbee-Pro pengirim harus sesuai dengan source

address (MY) dari Xbee-Pro penerima, sedangkan parameter DH harus di-set 0.

Sumber : Manual Xbee-Pro 2011

2.4. Motor DC

Motor DC merupakan alat penggerak dari robot. Secara garis besar motor

dapat dibedakan dalam tiga kategori yaitu :

- Motor AC adalah motor yang digerakkan dengan jaringan satu fasa atau tiga

fasa dengan frekuensi 60 atau 50 Hz.

- Motor DC Konvensional adalah motor yang mempunyai dua terminal yang

dihubungkan dengan dua kutub battery. Biasanya motor DC dioperasikan

dengan supply DC yang dikonversikan dari jaringan AC. Secara struktural

motor DC adalah motor yang mempunyai copper commutator dan karbon

atau metal brushes.

- Electrically controlled precision motor, yang termasuk di dalammnya adalah

brushles dc motor dan stepping motor.

Motor DC merupakan motor yang paling banyak digunakan dalam

kehidupan. Motor DC adalah motor yang penggeraknya berupa sumber tegangan

searah. Kebanyakan motor yang digunakan dimainan, mobil dan radio-controlled

adalah motor DC. Hal ini menyebabkan produksi motor DC lebih besar daripada

motor-motor lainnya.

STIKOM S

URABAYA

29

Sebuah motor DC memiliki kumparan-kumparan kawat yang

dipancangkan didalam slot-slot sebuah silinder yang terbuat dari bahan

feromagnetik. Silinder ini diberi nama armature dipasang pada suatu bentuk

dudukan (bearing) dan bebas putar. Dudukan armature adalah sebuah medan

magnet yang dihasilkan oleh magnet-magnet permanen atau yang dialirkan

melalui kumparan-kumparan kawat yang dinamakan kumparan medan. Kedua

magnet ini, magnet permanen maupun electromagnet, disebut sebagai stator

(bagian yang diam). Ketika arus mengalir melalui kumparan armature, sebuah

konduktor berarus yang berada tegak lurus terhadap sebuah medan magnet akan

mengalami gaya. Gaya-gaya akan bekerja pada kumparan tersebut dan

mengakibatkan putaran. Bagian-bagian dari motor DC dapat dilihat pada gambar

2.15, kemudian untuk melihat isi detail dari motor DC dapat dilihat pada gambar

2.16. dibawah ini.

Gambar 2.15. Bagian-bagian motor DC

STIKOM S

URABAYA

30

Gambar 2.16. Detail Motor DC

Kecepatan putaran dapat diubah dengan cara mengubah besar arus pada

kumparan armature. Akan tetapi, karena sumber tegangan tetap biasanya

digunakan sebagai input ke kumparan perubahan arus yang diperlukan seringkali

diperoleh melalui penggunaan sebuah rangkaian elektronik. Rangkaian ini dapat

mengontrol nilai rata-rata tegangan, dengan cara mengubah-ubah interval waktu

untuk menghasilkan tegangan DC yang bervariasi, yang dalam pembuatan tugas

akhir ini menggunakan rangkaian PWM (pulse with modulation) yang sudah

terdapat pada mikrokontroller ATMega 32 dari Atmel.

2.5. Joystick

Joystick merupakan alat yang digunakan untuk mengendalikan,

mengontrol serta menjalankan robot. Dalam joystick ini terdapat beberapa tombol

yang berguna untuk mengirimkan inputan-inputan untuk menjalankan salah satu

motor pada robot. Masing-masing tombol ini mempunyai fungsi yang berbeda-

beda. Dalam joystick ini terdapat enam buah push button dan dua buah potensio

terdiri dari 2 buah push button yang berfungsi untuk menggerakan tangan robot

STIKOM S

URABAYA

31

naik dan turun, dua buah push button yang berfungsi untuk menggerakkan tangan

robot maju dan mundur, 2 buah push button yang berfungsi untuk menggerakkan

tangan robot untuk menjepit dan melepaskan benda, serta 2 buah potensio yang

berfungsi untuk mengontrol motor kanan dan motor kiri yang berguna untuk

menjalankan robot. Sebagai tombol pada joystick guna mengontrol pergerakan

robot, penulis menggunakan push button pada rangkaian robot ini. Berikut adalah

cara kerja push button sebagai switch pada joystick ditunjukkan pada gambar 2.17

Gambar 2.17 Cara kerja push button

Pada gambar 2.17 diatas, VCC adalah sebagai sumber tegangan (baterai)

dihubungkan dengan suatu tahanan(load) dan push button. Arus akan melewati

tahanan jika push button ditekan sehingga rangkaian tersebut menjadi close

up(arus mencapai ground). Pada joystick robot manual, tahanan (load) adalah H-

Bridge yang nantinya akan dialiri arus sehingga mampu menggerakkan motor

DC.

STIKOM S

URABAYA